INSTYTUT FIZYKI
WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I TECHNOLOGII MATERIAŁÓW POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
PRACOWNIA ELEKTRONICZNA
Ć W I C Z E N I E N R EL-6
BADANIE WYTRZYMAŁOŚCI
ELEKTRYCZNEJ MATERIAŁÓW
– POMIAR NAPIĘCIA PRZEBICIA
I. Zagadnienia
1. Pasmowa teoria ciała stałego ze szczególnym uwzględnieniem dielektryków.
2. Wyładowania w gazach
a) wyładowanie samoistne i niesamoistne b) wyładowanie jarzeniowe
c) wyładowanie przy ciśnieniu normalnym oraz przy wysokich ciśnieniach.
3. Materiały elektroizolacyjne i ich parametry.
II. Układ pomiarowy
Atr – autotransformator P1 – iskrownik
P2 – rurka z gazem pod obniżonym ciśnieniem
P3 – elektrody do badania napięcia przebicia folii izolacyjnych
III. Wykonanie ćwiczenia
1. Wyznaczyć napięcia przebicia folii izolacyjnych oznaczonych numerami 1,2 ... itd. i wpisać wyniki do sprawozdania.
2. Zmierzyć przy jakim minimalnym napięciu rurka z gazem zaczyna świecić. Zanotować wartość prądu płynącego przez gaz. W tym celu przełączyć przewód wysokiego napięcia w pozycję P2. 3. Zmierzyć napięcie, przy którym w iskrowniku następuje przeskok iskry między ostrzami dla
odległości podanych w tabeli. W tym celu przełączyć przewód wysokiego napięcia w pozycje P3.
IV. Tabela pomiarowa
d [cm] 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 itd.
U [V]
3
V. Opracowanie wyników
1. Wykreślić zależność napięcia, przy którym następuje przeskok iskry w funkcji odległości między ostrzami.
2. Określić własności izolacyjne badanych materiałów.
VI. Literatura
1. B. Jaworski, A. Dietłaf, L. Miłkowska – Kurs Fizyki, t. II Elektryczność i magnetyzm.
2. K. W. Szalimowa – Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa 1974
3. J. Massalski – Fizyka dla inżynierów, cz. II Fizyka współczesna, WNT Warszawa 1975
Zasada sporządzania wykresów
Prawidłowe opracowanie wyników pomiarów wymaga wykonania odpowiedniego wykresu. Podczas robienia wykresu należy kierować się następującymi zasadami:
1. Wykres wykonuje się na papierze milimetrowym. Na układzie współrzędnych definiujemy liniowe osie liczbowe w przedziałach zgodnych z przedziałami zmienności wartości X i Y ; oznacza to, że na każdej z osi odkładamy tylko taki zakres zmian mierzonej wielkości fizycznej, w którym zostały wykonane pomiary. Nie ma zatem obowiązku odkładania na osiach punktów zerowych, gdy nie było w ich okolicy punktów pomiarowych ( chyba, że w dalszej analizie konieczne będzie odczytanie wartości Y dla X=0). Skalę na osiach układu nanosimy zazwyczaj w postaci równooddalonych liczb. Ich wybór i gęstość na osi musi zapewniać jak największą prostotę i wygodę korzystania z nich.
Na osiach wykresu muszą być umieszczone odkładane wielkości fizyczne i ich jednostki lub wymiary.
2. Punkty nanosimy na wykres tak, by były wyraźnie widoczne, zaznaczamy je kółkami, trójkątami, kwadracikami itp. Na rysunku należy zaznaczyć również niepewności pomiarowe w postaci prostokątów lub odcinków .
Graficzne przedstawienie niepewności systematycznej:
Załóżmy, że wartości x i y otrzymane z pomiarów są obarczone odpowiednio niepewnościami ∆x i ∆y.
Oznacza to, że rzeczywiste wartości tych wielkości mieszczą się w przedziałach od x-∆x do x +
∆x oraz od y-∆y do y + ∆y . Na wykresie zależności Y(X) przedziały te wyznaczają wokół punktów (x,y) prostokąty o bokach 2∆x i 2∆y . Niepewności te można również zaznaczać wokół punktu pomiarowego ( x,y ) poprzez odcinki o długości 2∆x i 2∆y (rys.1)
Rys.1 Zaznaczanie niepewności wokół punktów pomiarowych.
Uwaga: Jeżeli wartość zmiennej X jest dokładnie znana (czyli ∆x=0), to na wykresie zaznaczamy tylko niepewności na osi zmiennej zależnej (na osi y).
3. Rozmiar wykresu nie jest dowolny i nie powinien wynikać z tego, że dysponujemy takim, a nie innym kawałkiem papieru (na rys.2 arkusz papieru milimetrowego zaznaczony jest kolorem niebieskim). Rozmiar powinien być określony przez niepewności pomiarowe tych wielkości, które odkłada się na osiach. Niepewność ta powinna w wybranej skali być odcinkiem o łatwo zauważalnej, znaczącej długości .
5
4. Następnie prowadzimy odpowiednią krzywą ( nie może to być linia łamana!) tak, by przecinała w miarę możliwości punkty pomiarowe, ale nie należy dążyć do tego, aby przechodziła ona przez wszystkie punkty, ponieważ każdy z nich obarczony jest niepewnością. W przypadku dużych rozrzutów staramy się, by ilość punktów poniżej i powyżej krzywej była zbliżona- w ten sposób uśredniamy graficznie wyniki pomiarów. W przypadku zależności nieliniowych korzystamy z krzywików.
5. Każdy rysunek powinien być podpisany. Etykieta wykresu wyjaśnia, co rysunek zawiera, co reprezentują zaznaczone krzywe.
PODSUMOWANIE:
Rys.2
